JP5593984B2 - Secondary battery current collector - Google Patents

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Description

本発明は、二次電池用集電体および該集電体を用いた二次電池に関する。   The present invention relates to a current collector for a secondary battery and a secondary battery using the current collector.

近年、環境や燃費の観点から、ハイブリッド自動車(HEV)や電気自動車(EV)、さらには燃料電池自動車が製造・販売され、新たな開発が続けられている。これらのいわゆる電動車両においては、放電・充電ができる電源装置の活用が不可欠である。この電源装置としては、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池や、電気二重層キャパシタ等が利用される。特に、リチウムイオン二次電池はそのエネルギー密度の高さや繰り返し充放電に対する耐久性の高さから、電動車両に好適と考えられ、各種の開発が鋭意進められている。ただし、上記したような各種自動車のモータ駆動用電源に適用するためには、大出力を確保するために、複数の二次電池を直列に接続して用いる必要がある。   In recent years, hybrid vehicles (HEV), electric vehicles (EV), and fuel cell vehicles have been manufactured and sold from the viewpoint of environment and fuel consumption, and new developments are continuing. In these so-called electric vehicles, it is indispensable to use a power supply device capable of discharging and charging. As the power supply device, a secondary battery such as a lithium ion battery or a nickel metal hydride battery, an electric double layer capacitor, or the like is used. In particular, lithium ion secondary batteries are considered suitable for electric vehicles because of their high energy density and high durability against repeated charging and discharging, and various developments have been intensively advanced. However, in order to apply to the power sources for driving motors of various automobiles as described above, it is necessary to use a plurality of secondary batteries connected in series in order to ensure a large output.

しかしながら、接続部を介して電池を接続した場合、接続部の電気抵抗によって出力が低下してしまう。また、接続部を有する電池は空間的にも不利益を有する。即ち、接続部によって、電池の出力密度やエネルギー密度の低下がもたらされる。   However, when a battery is connected via the connection portion, the output is reduced due to the electrical resistance of the connection portion. Further, the battery having the connection portion has a disadvantage in terms of space. That is, the connection portion causes a reduction in the output density and energy density of the battery.

この問題を解決するものとして、双極型リチウムイオン二次電池等の双極型二次電池が開発されている。双極型二次電池は、集電体の片面に正極活物質層が形成され、他方の面に負極活物質層が形成された双極型電極が、電解質層やセパレータを介して複数積層された構成を有する。   In order to solve this problem, bipolar secondary batteries such as bipolar lithium ion secondary batteries have been developed. A bipolar secondary battery has a structure in which a plurality of bipolar electrodes, each having a positive electrode active material layer formed on one side of a current collector and a negative electrode active material layer formed on the other side, are stacked via an electrolyte layer or a separator. Have

このような双極型二次電池に用いる集電体は、より大きな出力密度を確保するためには、より軽量であって、より導電性に優れた材料からなることが望ましい。そこで、近年、従来の金属箔に代わって導電性材料が添加された高分子材料から構成される集電体が提案されている。例えば、特許文献1では、高分子材料に導電性材料として金属粒子またはカーボン粒子が混合された導電性を有する樹脂を含む集電体が開示されている。   The current collector used in such a bipolar secondary battery is preferably made of a material that is lighter and more conductive in order to ensure a higher output density. Therefore, in recent years, a current collector composed of a polymer material to which a conductive material is added instead of a conventional metal foil has been proposed. For example, Patent Document 1 discloses a current collector containing a conductive resin in which metal particles or carbon particles are mixed as a conductive material in a polymer material.

特開2006−190649号公報JP 2006-190649 A

しかしながら、特許文献1に記載されているような集電体は、金属箔の集電体に比べて電解液中のリチウムイオンの遮断性が低い。そのため、双極型リチウムイオン二次電池に適用した場合には、双極型電極の集電体内にリチウムイオンが浸透し、集電体内部にリチウムイオンが吸蔵されたままになる場合があることがわかった。この吸蔵されたリチウムイオンは放出されにくいため、電池の容量が低下する場合がある。   However, the current collector as described in Patent Document 1 has a lower barrier property against lithium ions in the electrolytic solution than the metal foil current collector. For this reason, when applied to a bipolar lithium ion secondary battery, lithium ions may penetrate into the current collector of the bipolar electrode and the lithium ions may remain occluded inside the current collector. It was. Since the occluded lithium ions are not easily released, the capacity of the battery may be reduced.

そこで本発明は、導電性を有する樹脂層を含む双極型二次電池用集電体において、集電体の内部へのリチウムイオンの吸蔵を抑制しうる手段を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide means for suppressing the occlusion of lithium ions into the current collector in a current collector for a bipolar secondary battery including a conductive resin layer.

本発明者らは、上記の課題に鑑み鋭意研究を積み重ねた。その結果、導電性を有する樹脂層を含む二次電池用集電体において、長辺方向が当該樹脂層の面方向に配置される扁平状の導電性フィラーを含むイオン遮断層を当該樹脂層の表面に配置することによって、上記目的が達成されることを見出した。   The inventors of the present invention have made extensive studies in view of the above problems. As a result, in a current collector for a secondary battery including a conductive resin layer, an ion blocking layer including a flat conductive filler whose long side direction is arranged in the surface direction of the resin layer is formed on the resin layer. It has been found that the above object can be achieved by disposing on the surface.

本発明によれば、リチウムイオンが扁平状の導電性フィラーの間を回り込んで樹脂層に到達する必要があるため、リチウムイオンの樹脂層への浸透を抑制することができる。   According to the present invention, since lithium ions need to reach between the flat conductive fillers and reach the resin layer, the penetration of lithium ions into the resin layer can be suppressed.

本発明の一実施形態による二次電池用集電体を模式的に表した概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view schematically showing a secondary battery current collector according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による二次電池用集電体を模式的に表した概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view schematically showing a secondary battery current collector according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による二次電池用集電体を模式的に表した概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view schematically showing a secondary battery current collector according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による集電体を用いた双極型電極を表す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing showing the bipolar electrode using the electrical power collector by one Embodiment of this invention. 双極型リチウムイオン二次電池の構造を表す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing showing the structure of a bipolar lithium ion secondary battery.

以下、本発明の好ましい実施形態を説明する。本実施形態は、導電性を有する樹脂層と、前記樹脂層の表面に配置されるイオン遮断層と、を含む二次電池用集電体に関する。そして、前記イオン遮断層は、扁平状の導電性フィラーを含み、前記扁平状の導電性フィラーの長辺方向が前記樹脂層の面方向に配置される。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. The present embodiment relates to a current collector for a secondary battery including a conductive resin layer and an ion blocking layer arranged on the surface of the resin layer. The ion blocking layer includes a flat conductive filler, and a long side direction of the flat conductive filler is arranged in a surface direction of the resin layer.

以下、添付した図面を参照しながら、本形態を説明するが、本発明の技術的範囲は特許請求の範囲の記載に基づいて定められるべきであり、以下の形態のみに制限されない。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。   Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. However, the technical scope of the present invention should be determined based on the description of the scope of claims, and is not limited to the following embodiments. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. In addition, the dimensional ratios in the drawings are exaggerated for convenience of explanation, and may be different from the actual ratios.

<集電体>
集電体は、正極活物質層が形成される一方の面から、負極活物質層が形成される他方の面へと電子の移動を媒介する機能を有する。本実施形態に係る集電体は、導電性を有する樹脂層(以下、単に「樹脂層」とも称する)と、前記導電性を有する樹脂層の表面に配置されるイオン遮断層と、を含む。
<Current collector>
The current collector has a function of mediating the movement of electrons from one surface on which the positive electrode active material layer is formed to the other surface on which the negative electrode active material layer is formed. The current collector according to the present embodiment includes a conductive resin layer (hereinafter also simply referred to as “resin layer”) and an ion blocking layer disposed on the surface of the conductive resin layer.

図1(a)は、本発明の一実施形態に係る二次電池用集電体を模式的に表した断面図である。図1(a)に示す本実施形態の集電体11は、導電性を有する樹脂層2と、導電性を有する樹脂層2の表面に配置されたイオン遮断層3と、を含む。イオン遮断層3は、複数の扁平状の導電性フィラー4を含み、これらの扁平状の導電性フィラー4の長辺方向が導電性を有する樹脂層2の面方向に配置され、堆積される。   Fig.1 (a) is sectional drawing which represented typically the collector for secondary batteries which concerns on one Embodiment of this invention. A current collector 11 of the present embodiment shown in FIG. 1A includes a conductive resin layer 2 and an ion blocking layer 3 disposed on the surface of the conductive resin layer 2. The ion blocking layer 3 includes a plurality of flat conductive fillers 4, and the long side direction of the flat conductive fillers 4 is arranged and deposited in the surface direction of the resin layer 2 having conductivity.

ここで、「導電性を有する樹脂層の表面に配置される」とは、導電性を有する樹脂層2の表面に接して配置される場合、および他の材料を介して配置される場合のいずれをも含む。また、前記イオン遮断層3は、前記導電性を有する樹脂層2の表面の全体を覆うように配置されていてもよく、表面の一部を覆う形態であってもよい。前記イオン遮断層3は、導電性を有する樹脂層2の一方の表面に配置されていてもよく、両方の表面に配置されていてもよい。   Here, “disposed on the surface of the resin layer having conductivity” means any of the case where it is disposed in contact with the surface of the resin layer 2 having conductivity and the case where it is disposed via another material. Is also included. The ion blocking layer 3 may be disposed so as to cover the entire surface of the resin layer 2 having conductivity, or may be configured to cover a part of the surface. The ion blocking layer 3 may be disposed on one surface of the resin layer 2 having conductivity, or may be disposed on both surfaces.

以下、本実施形態の集電体を構成する樹脂層およびイオン遮断層について説明する。   Hereinafter, the resin layer and the ion blocking layer constituting the current collector of the present embodiment will be described.

(導電性を有する樹脂層)
導電性を有する樹脂層は、電子移動媒体としての機能を有することは勿論のこと、集電体の軽量化に寄与しうる。該樹脂層は、高分子材料からなる基材、ならびに必要により導電性フィラーおよびその他の部材を含みうる。
(Conductive resin layer)
The conductive resin layer has a function as an electron transfer medium, and can contribute to reducing the weight of the current collector. The resin layer may include a base material made of a polymer material, and if necessary, a conductive filler and other members.

基材に使用される樹脂は、特に制限はなく、従来公知の非導電性高分子材料または導電性高分子材料を制限なく使用することができる。好ましい非導電性高分子材料としては、例えば、ポリエチレン(PE;高密度ポリエチレン(HDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE))、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエーテルニトリル(PEN)、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリアミド(PA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリメチルアクリレート(PMA)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリスチレン(PS)、シリコン樹脂、セルロース、およびエポキシ樹脂などが挙げられる。かような非導電性高分子材料は、優れた耐電位性または耐溶媒性を有しうる。また、好ましい導電性高分子材料としては、例えば、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアクリロニトリル、およびポリオキサジアゾールなどが挙げられる。かような導電性高分子材料は、導電性フィラーを添加しなくても十分な導電性を有するため、製造工程の容易化または集電体の軽量化の点において有利である。これらの非導電性高分子材料または導電性高分子材料は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて混合物として使用しても構わない。   There is no restriction | limiting in particular in resin used for a base material, A conventionally well-known nonelectroconductive polymer material or a conductive polymer material can be used without a restriction | limiting. Preferred non-conductive polymer materials include, for example, polyethylene (PE; high density polyethylene (HDPE), low density polyethylene (LDPE)), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), poly Ether nitrile (PEN), polyimide (PI), polyamideimide (PAI), polyamide (PA), polytetrafluoroethylene (PTFE), styrene-butadiene rubber (SBR), polyacrylonitrile (PAN), polymethyl acrylate (PMA) , Polymethyl methacrylate (PMMA), polyvinyl chloride (PVC), polyvinylidene fluoride (PVDF), polystyrene (PS), silicone resin, cellulose, and epoxy resin. Such a non-conductive polymer material may have excellent potential resistance or solvent resistance. Examples of preferable conductive polymer materials include polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, polyparaphenylene, polyphenylene vinylene, polyacrylonitrile, and polyoxadiazole. Since such a conductive polymer material has sufficient conductivity without adding a conductive filler, it is advantageous in terms of facilitating the manufacturing process or reducing the weight of the current collector. These non-conductive polymer materials or conductive polymer materials may be used alone or in a combination of two or more.

上記の導電性高分子材料または非導電性高分子材料には、必要に応じて導電性フィラーが添加されうる。特に、集電体の基材となる樹脂が非導電性高分子のみからなる場合は、樹脂に導電性を付与するために必然的に導電性フィラーが必須となる。導電性フィラーは、導電性を有する物質であれば特に制限なく用いることができる。例えば、導電性、耐電位性、またはリチウムイオン遮断性に優れた材料として、金属、合金、金属酸化物および導電性カーボンなどが挙げられる。   A conductive filler may be added to the conductive polymer material or the non-conductive polymer material as necessary. In particular, when the resin used as the base material of the current collector is made of only a non-conductive polymer, a conductive filler is inevitably necessary to impart conductivity to the resin. The conductive filler can be used without particular limitation as long as it is a substance having conductivity. For example, metals, alloys, metal oxides, conductive carbon, and the like can be given as materials having excellent conductivity, potential resistance, or lithium ion blocking properties.

金属としては、特に制限はないが、Ni、Ti、Al、Cu、Pt、Fe、Cr、Sn、Zn、In、Sb、およびKからなる群から選択される少なくとも1種の金属を含むことが好ましい。これらの金属を含む合金または金属酸化物も好ましく用いられうる。これらの金属は、集電体表面に形成される正極または負極の電位に対して耐性を有する。これらのうち、Ni、Ti、Al、Cu、Pt、Fe、およびCrからなる群から選択される少なくとも1種の金属を含む合金であることがより好ましい。   The metal is not particularly limited, but includes at least one metal selected from the group consisting of Ni, Ti, Al, Cu, Pt, Fe, Cr, Sn, Zn, In, Sb, and K. preferable. An alloy or metal oxide containing these metals can also be preferably used. These metals are resistant to the potential of the positive electrode or negative electrode formed on the current collector surface. Among these, an alloy containing at least one metal selected from the group consisting of Ni, Ti, Al, Cu, Pt, Fe, and Cr is more preferable.

合金としては、具体的には、ステンレス鋼(SUS)、インコネル(登録商標)、ハステロイ(登録商標)、およびその他Fe−Cr系合金、Ni−Cr合金等が挙げられる。これらの合金を用いることにより、より高い耐電位性が得られうる。   Specific examples of the alloy include stainless steel (SUS), Inconel (registered trademark), Hastelloy (registered trademark), and other Fe—Cr alloys, Ni—Cr alloys, and the like. By using these alloys, higher potential resistance can be obtained.

また、導電性カーボンとしては、特に制限はないが、アセチレンブラック、バルカン、ブラックパール、カーボンナノファイバー、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンナノバルーン、およびフラーレンからなる群から選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。これらの導電性カーボンは、電位窓が非常に広く、正極電位および負極電位の双方に対して幅広い範囲で安定であり、さらに、優れた導電性を有する。また、上記の金属を含む導電性フィラーよりも密度が小さいので、集電体の軽量化を図ることができる。なかでも、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、ケッチェンブラック、カーボンナノバルーン、およびフラーレンからなる群から選択される少なくとも1種を含むことがより好ましい。これらの導電性カーボンは中空構造を有するため、質量あたりの表面積が大きく、集電体をより一層軽量化することができる。なお、これらの金属および導電性カーボンなどの導電性フィラーは、1種を単独で、あるいは2種以上を組み合わせて使用することができる。   The conductive carbon is not particularly limited, but is at least selected from the group consisting of acetylene black, vulcan, black pearl, carbon nanofiber, ketjen black, carbon nanotube, carbon nanohorn, carbon nanoballoon, and fullerene. It is preferable that 1 type is included. These conductive carbons have a very wide potential window, are stable in a wide range with respect to both the positive electrode potential and the negative electrode potential, and have excellent conductivity. Further, since the density is lower than that of the conductive filler containing the above metal, the current collector can be reduced in weight. Among these, it is more preferable to include at least one selected from the group consisting of carbon nanotubes, carbon nanohorns, ketjen black, carbon nanoballoons, and fullerenes. Since these conductive carbons have a hollow structure, the surface area per mass is large, and the current collector can be further reduced in weight. In addition, electroconductive fillers, such as these metals and electroconductive carbon, can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

導電性フィラーの大きさは、特に制限はなく、樹脂層の大きさや厚さまたは導電性フィラーの形状によって、様々な大きさのフィラーを使用することができる。一例として、導電性フィラーが粒状の場合の平均粒子径は、樹脂層の成形を容易にする観点から、0.1〜10μm程度であることが好ましい。なお、本明細書中において、「粒子径」とは、導電性フィラーの輪郭線上の任意の2点間の距離のうち、最大の距離Lを意味する。「平均粒子径」の値としては、走査型電子顕微鏡(SEM)や透過型電子顕微鏡(TEM)などの観察手段を用い、数〜数十視野中に観察される粒子の粒子径の平均値として算出される値を採用するものとする。後述する活物質などの粒子径や平均粒子径も同様に定義することができる。   The size of the conductive filler is not particularly limited, and fillers of various sizes can be used depending on the size and thickness of the resin layer or the shape of the conductive filler. As an example, the average particle diameter when the conductive filler is granular is preferably about 0.1 to 10 μm from the viewpoint of facilitating molding of the resin layer. In the present specification, “particle diameter” means the maximum distance L among the distances between any two points on the contour line of the conductive filler. As the value of “average particle diameter”, the average particle diameter of particles observed in several to several tens of fields using an observation means such as a scanning electron microscope (SEM) or a transmission electron microscope (TEM). The calculated value shall be adopted. The particle diameter and average particle diameter of an active material to be described later can be defined similarly.

樹脂層に含まれる導電性フィラーの含有量も特に制限はない。特に、樹脂が導電性高分子材料を含み、十分な導電性が確保できる場合は、導電性フィラーを必ずしも添加する必要はない。しかしながら、樹脂が非導電性高分子材料のみからなる場合は、導電性を付与するために導電性フィラーの添加が必須となる。この際の導電性フィラーの含有量は、非導電性高分子材料の全質量に対して、好ましくは5〜35質量%であり、より好ましくは5〜25質量%であり、さらに好ましくは5〜15質量%である。かような量の導電性フィラーを樹脂に添加することにより、樹脂層の質量増加を抑制しつつ、非導電性高分子材
料にも十分な導電性を付与することができる。
The content of the conductive filler contained in the resin layer is not particularly limited. In particular, when the resin includes a conductive polymer material and sufficient conductivity can be secured, it is not always necessary to add a conductive filler. However, when the resin is made of only a nonconductive polymer material, it is essential to add a conductive filler in order to impart conductivity. In this case, the content of the conductive filler is preferably 5 to 35% by mass, more preferably 5 to 25% by mass, and further preferably 5 to 5% by mass with respect to the total mass of the non-conductive polymer material. 15% by mass. By adding such an amount of conductive filler to the resin, sufficient conductivity can be imparted to the non-conductive polymer material while suppressing an increase in the mass of the resin layer.

導電性フィラーの形状は、特に制限はなく、粒状、繊維状、板状、扁平状、塊状、布状、およびメッシュ状などの公知の形状を適宜選択することができる。例えば、樹脂に対して広範囲に亘って導電性を付与したい場合は、粒状の導電性フィラーを使用することが好ましい。一方、樹脂において特定方向への導電性をより向上させたい場合は、繊維状等の形状に一定の方向性を有するような導電性フィラーを使用することが好ましい。   There is no restriction | limiting in particular in the shape of an electroconductive filler, Well-known shapes, such as a granular form, fibrous form, plate shape, flat shape, lump shape, cloth shape, and mesh shape, can be selected suitably. For example, when it is desired to impart conductivity to a resin over a wide range, it is preferable to use a granular conductive filler. On the other hand, when it is desired to further improve the conductivity in a specific direction in the resin, it is preferable to use a conductive filler having a certain direction in the shape of a fiber or the like.

導電性を有する樹脂層の厚さは、軽量化により電池の出力密度を高める上では、薄い方が好ましい。具体的には、導電性を有する樹脂層の1層分の厚さは、0.1〜200μmであることが好ましく、5〜150μmであることがより好ましく、10〜100μmであることがさらに好ましい。   The thickness of the conductive resin layer is preferably thin in order to increase the output density of the battery by reducing the weight. Specifically, the thickness of one conductive resin layer is preferably 0.1 to 200 μm, more preferably 5 to 150 μm, and even more preferably 10 to 100 μm. .

(イオン遮断層)
イオン遮断層3は、電解質中のイオンまたは溶媒の透過を抑制する性質を有する材料からなる。ここで、溶媒の透過について言及するのは、イオンの移動は電解質中の溶媒を媒体として起こるために、溶媒の透過を抑制することによって、間接的にイオンの透過を抑制することができるからである。
(Ion blocking layer)
The ion blocking layer 3 is made of a material having a property of suppressing permeation of ions or a solvent in the electrolyte. Here, the permeation of the solvent is mentioned because the movement of ions occurs using the solvent in the electrolyte as a medium, so that the permeation of ions can be indirectly suppressed by suppressing the permeation of the solvent. is there.

図1(a)に示すように、本実施形態の集電体11において、イオン遮断層3は、導電性を有する樹脂層2の面方向に沿って配置された扁平状の導電性フィラー4を含むことを特徴とする。これによって迷路効果が生じて電解液およびリチウムイオンの透過が抑制される。その結果、集電体におけるリチウムイオンの吸蔵による電池の容量の低下を抑制できる。さらに、イオン遮断層3によって導電性を有する樹脂層2を電気的に接続することで、集電体の厚さ方向の抵抗を低減することができる。したがって、特に双極型二次電池に用いることで電池のサイクル寿命を向上させることができる。   As shown in FIG. 1A, in the current collector 11 of the present embodiment, the ion blocking layer 3 includes a flat conductive filler 4 disposed along the surface direction of the resin layer 2 having conductivity. It is characterized by including. This causes a labyrinth effect and suppresses permeation of the electrolyte and lithium ions. As a result, a reduction in battery capacity due to occlusion of lithium ions in the current collector can be suppressed. Furthermore, by electrically connecting the resin layer 2 having conductivity with the ion blocking layer 3, the resistance in the thickness direction of the current collector can be reduced. Therefore, the cycle life of the battery can be improved particularly by using it for a bipolar secondary battery.

従来、導電性を有する樹脂層を含む集電体を用いた場合に電解液中のリチウムイオンが樹脂層を透過することを防ぐ方法として、銅箔などの金属箔で形成されたイオン遮断層を導電性を有する樹脂層の表面に貼り合わせて積層する方法が用いられてきた。しかしながら、金属箔を用いると集電体としての重量増加につながり、単位重量あたりの電池容量が低下しうる。また、金属箔は樹脂と密着しにくいため、電解液が導電性を有する樹脂層と金属箔との界面に浸透することで接着性が低下して金属箔が剥離してしまう場合がある。特に重量を軽くするために金属箔を薄くすると、金属箔にピンホールが生じ、樹脂層との間の接着性が低下しやすい。さらに、樹脂層と金属箔との間の接続抵抗が大きいため、集電体の厚さ方向の抵抗が増大し、その結果、集電体の集電効率が低下し、電池性能が低下しうる。   Conventionally, when a current collector containing a conductive resin layer is used, an ion blocking layer formed of a metal foil such as a copper foil is used as a method for preventing lithium ions in the electrolyte from permeating through the resin layer. A method of bonding and laminating on the surface of a conductive resin layer has been used. However, using a metal foil leads to an increase in weight as a current collector, and the battery capacity per unit weight can be reduced. Moreover, since metal foil is hard to adhere | attach with resin, when electrolyte solution osmose | permeates the interface of the resin layer and metal foil which have electroconductivity, adhesiveness may fall and metal foil may peel. In particular, when the metal foil is thinned in order to reduce the weight, pinholes are generated in the metal foil, and the adhesiveness with the resin layer tends to be lowered. Furthermore, since the connection resistance between the resin layer and the metal foil is large, the resistance in the thickness direction of the current collector is increased. As a result, the current collection efficiency of the current collector is lowered, and the battery performance can be lowered. .

一方、本実施形態の集電体11は、扁平状の導電性フィラー(第1の導電性フィラー)4を含み、前記扁平状の導電性フィラー4の長辺方向が前記導電性を有する樹脂層2の面方向に配置される、イオン遮断層を有する。上記のような導電性フィラーを用いたイオン遮断層は、金属箔に比べて樹脂層との密着性が高い。そのため、金属箔を用いた場合に比べて、薄い層であっても十分なリチウムイオンの遮断効果が得られうる。これは軽量化の観点や、集電体の厚さ方向の抵抗の増大を抑制する観点から有利である。また、イオン遮断層によって導電性を有する樹脂層を電気的に接続することによって、集電体の厚さ方向の抵抗(面直抵抗)をより低減させることができる。   On the other hand, the current collector 11 of the present embodiment includes a flat conductive filler (first conductive filler) 4, and the long side direction of the flat conductive filler 4 has the conductivity. 2 having an ion blocking layer disposed in the plane direction. The ion blocking layer using the conductive filler as described above has higher adhesion to the resin layer than the metal foil. Therefore, as compared with the case where a metal foil is used, a sufficient lithium ion blocking effect can be obtained even with a thin layer. This is advantageous from the viewpoint of weight reduction and suppressing increase in resistance in the thickness direction of the current collector. Further, by electrically connecting the conductive resin layer with the ion blocking layer, the resistance in the thickness direction of the current collector (surface resistance) can be further reduced.

さらに、扁平状の導電性フィラー4を、その長辺方向が導電性を有する樹脂層2の面方向に沿って配置させて用いると、迷路効果が生じる。すなわち、リチウムイオンが扁平状の導電性フィラー4の間を回りこんで導電性を有する樹脂層2に到達する必要が生じる。そのため、等方状や針状の形状を有する導電性フィラーを用いた場合に比べて電解液およびリチウムイオンの透過が抑制されうる。そのため、樹脂層の内部へのリチウムイオンの吸蔵を抑えることができる。   Furthermore, when the flat conductive filler 4 is used while being arranged along the surface direction of the resin layer 2 whose long side direction is conductive, a maze effect is generated. That is, it is necessary for lithium ions to reach between the flat conductive filler 4 and reach the conductive resin layer 2. Therefore, permeation of the electrolytic solution and lithium ions can be suppressed as compared with the case where a conductive filler having an isotropic or needle shape is used. Therefore, occlusion of lithium ions into the resin layer can be suppressed.

本明細書中、「扁平状」とは、例えば図1(b)に示す形状のように、三次元の一方向の大きさに対して、他の二方向の大きさが大きい粒子の形状である。ここでは粒子の輪郭線上の任意の2点間の距離が最大になる方向を長辺、その大きさをa、長辺方向に垂直で距離が最短の方向を厚さ、その大きさをt、これらに垂直な方向を短辺、その大きさをbとすると、a/bの値が2以上である形状を「扁平状」と定義する。前記扁平状の導電性フィラーの長辺、短辺、厚さの大きさとしては、走査型電子顕微鏡(SEM)や透過型電子顕微鏡(TEM)などの観察手段を用い、数〜数十視野中に観察される粒子の粒子径の平均値として算出される値を採用するものとする。   In this specification, “flat” means, for example, the shape of a particle having a large size in the other two directions with respect to the size in one direction in the three dimensions, as in the shape shown in FIG. is there. Here, the direction in which the distance between any two points on the particle outline is maximum is the long side, the size is a, the direction perpendicular to the long side direction and the shortest distance is the thickness, the size is t, When the direction perpendicular to these is the short side and the size is b, the shape in which the value of a / b is 2 or more is defined as “flat”. The flat conductive filler has a long side, a short side, and a thickness of several to several tens of fields using observation means such as a scanning electron microscope (SEM) or a transmission electron microscope (TEM). The value calculated as the average value of the particle diameters of the observed particles is adopted.

また、本明細書中、「長辺方向が導電性を有する樹脂層の面方向に配置される」とは、前記扁平状の導電性フィラー4の長辺方向と前記樹脂層2の表面とがなす角度(a)の平均値が、0〜±45°であることを意味する(図1(c))。ここで扁平状の導電性フィラー4の長辺方向と樹脂層2の表面とが平行な場合を、前記扁平状の導電性フィラーの長辺方向と前記樹脂層とがなす角度が0°、導電性フィラーの長辺方向と樹脂層の表面とが垂直な場合を±90°とする。   Moreover, in this specification, "the long side direction is arranged in the surface direction of the resin layer having conductivity" means that the long side direction of the flat conductive filler 4 and the surface of the resin layer 2 are It means that the average value of the angle (a) is 0 to ± 45 ° (FIG. 1 (c)). Here, when the long side direction of the flat conductive filler 4 and the surface of the resin layer 2 are parallel, the angle formed by the long side direction of the flat conductive filler and the resin layer is 0 °. The case where the long side direction of the conductive filler is perpendicular to the surface of the resin layer is defined as ± 90 °.

前記扁平状の導電性フィラー(第1の導電性フィラー)4の材質は特に制限されず、前記導電性樹脂層に含まれる導電性フィラーと同様の材料が用いられうる。好ましくは、前記扁平状の導電性フィラーは、金属、合金、金属炭化物、金属窒化物、金属酸化物、金属ホウ化物、金属硫化物、ダイヤモンドライクカーボン、グラッシーカーボン、およびセラミックスからなる群から選択される少なくとも1種である。これらの材料は導電性を有し、リチウムと反応しにくく、イオン遮断性に優れる。   The material of the flat conductive filler (first conductive filler) 4 is not particularly limited, and the same material as the conductive filler contained in the conductive resin layer can be used. Preferably, the flat conductive filler is selected from the group consisting of metals, alloys, metal carbides, metal nitrides, metal oxides, metal borides, metal sulfides, diamond-like carbon, glassy carbon, and ceramics. At least one kind. These materials have electrical conductivity, do not easily react with lithium, and have excellent ion blocking properties.

金属としては、特に制限はないが、Ni、Ti、Al、Cu、Pt、Fe、Cr、Sn、Zn、In、Sb、およびKからなる群から選択される少なくとも1種の金属を含むことが好ましい。これらの金属を含む合金または金属炭化物、金属窒化物、金属酸化物、金属ホウ化物、金属硫化物も好ましく用いられうる。これらの金属は、集電体表面に形成される正極または負極の電位に対して耐性を有する。これらのうち、Ni、Ti、Al、Cu、Pt、Fe、およびCrからなる群から選択される少なくとも1種の金属を含む金属窒化物または合金であることがより好ましい。特に、TiN、CrNなどの金属窒化物が好ましい。 The metal is not particularly limited, but includes at least one metal selected from the group consisting of Ni, Ti, Al, Cu, Pt, Fe, Cr, Sn, Zn, In, Sb, and K. preferable. Alloys or metal carbides, metal nitrides, metal oxides, metal borides and metal sulfides containing these metals can also be preferably used. These metals are resistant to the potential of the positive electrode or negative electrode formed on the current collector surface. Of these, a metal nitride or alloy containing at least one metal selected from the group consisting of Ni, Ti, Al, Cu, Pt, Fe, and Cr is more preferable. In particular, metal nitrides such as TiN and Cr 2 N are preferable.

合金としては、具体的には、ステンレス鋼(SUS)、インコネル(登録商標)、ハステロイ(登録商標)、およびその他Fe−Cr系合金、Ni−Cr合金等が挙げられる。これらの合金を用いることにより、より高い耐電位性が得られうる。   Specific examples of the alloy include stainless steel (SUS), Inconel (registered trademark), Hastelloy (registered trademark), and other Fe—Cr alloys, Ni—Cr alloys, and the like. By using these alloys, higher potential resistance can be obtained.

前記扁平状の導電性フィラーの短辺の大きさbは、好ましくは1〜100nmであり、より好ましくは1〜50nmであり、さらに好ましくは1〜20nmである。また、前記扁平状の導電性フィラーの長辺の大きさaは、例えば、50nm〜1μmであり、好ましくは、100nm〜1μmである。また、前記扁平状の導電性フィラーのアスペクト比は、好ましくは2〜1000であり、より好ましくは5〜500であり、さらに好ましくは50〜300である。ここで、前記扁平状の導電性フィラーのアスペクト比は、a/bで表される値である。前記扁平状の導電性フィラーのアスペクト比が2以上であれば、迷路効果が顕著になり、電解液およびリチウムイオンの透過が効果的に抑制されうる。さらに、集電体の厚さ方向の抵抗を低減する効果が高い。また、アスペクト比が1000以下であれば、集電体の面方向の抵抗が過度に低下し、横方向電流がながれやすくなることを防止できるため、双極型電池用集電体としての使用に好適である。   The short side size b of the flat conductive filler is preferably 1 to 100 nm, more preferably 1 to 50 nm, and still more preferably 1 to 20 nm. The long side size a of the flat conductive filler is, for example, 50 nm to 1 μm, and preferably 100 nm to 1 μm. The aspect ratio of the flat conductive filler is preferably 2 to 1000, more preferably 5 to 500, and still more preferably 50 to 300. Here, the aspect ratio of the flat conductive filler is a value represented by a / b. If the aspect ratio of the flat conductive filler is 2 or more, the maze effect becomes remarkable, and the permeation of the electrolyte and lithium ions can be effectively suppressed. Furthermore, the effect of reducing the resistance in the thickness direction of the current collector is high. In addition, if the aspect ratio is 1000 or less, the resistance in the surface direction of the current collector can be prevented from excessively decreasing and the lateral current can be prevented from flowing easily. Therefore, it is suitable for use as a current collector for bipolar batteries. It is.

前記イオン遮断層3は、図2のように、扁平状の導電性フィラー4に加えて、第2の導電性フィラーとして、等方状または針状の導電性フィラー5をさらに含んでもよい。等方状または針状の導電性フィラー5は、扁平状の導電性フィラー4の層の間に配置されるため、等方状または針状の導電性フィラー5を加えることで集電体の厚さ方向の導通がとりやすくなる。このため、より効率的に集電体の厚さ方向の抵抗を下げることができ、電池のサイクル寿命を向上させることができる。ここで、前記第2の導電性フィラーは、前記扁平状の導電性フィラーの形状を除く任意の形状の導電性フィラーを含んでもよい。   As shown in FIG. 2, the ion blocking layer 3 may further include an isotropic or acicular conductive filler 5 as a second conductive filler in addition to the flat conductive filler 4. Since the isotropic or acicular conductive filler 5 is disposed between the layers of the flat conductive filler 4, the thickness of the current collector can be increased by adding the isotropic or acicular conductive filler 5. It becomes easier to conduct in the vertical direction. For this reason, the resistance in the thickness direction of the current collector can be lowered more efficiently, and the cycle life of the battery can be improved. Here, the second conductive filler may include a conductive filler having an arbitrary shape excluding the shape of the flat conductive filler.

前記第2の導電性フィラーの材質は、前記第1の導電性フィラーの材質と同様のものが用いられうる。前記第2の導電性フィラーの平均粒子径は、好ましくは、0.5nm〜1μmである。   The material of the second conductive filler may be the same as that of the first conductive filler. The average particle diameter of the second conductive filler is preferably 0.5 nm to 1 μm.

前記第1の導電性フィラーと前記第2の導電性フィラーとの使用量の比は、特に制限されないが、1:9〜9:1(第1の導電性フィラー:第2の導電性フィラー)であることが好ましい。使用量の比が上記範囲であれば、より効率的に集電体の厚さ方向の抵抗を下げることができる。   The ratio of the amount used of the first conductive filler and the second conductive filler is not particularly limited, but is 1: 9 to 9: 1 (first conductive filler: second conductive filler). It is preferable that If the ratio of the amount used is in the above range, the resistance in the thickness direction of the current collector can be reduced more efficiently.

前記イオン遮断層3は、図3のように、前記扁平状の導電性フィラー4、およびまたは前記等方状または針状の導電性フィラー5(含まれる場合)を保持するためのバインダ6をさらに含んでもよい。バインダを用いることにより、導電性フィラー同士の接触を向上させて集電体の厚さ方向の抵抗を低減することができる。また、電極の膨潤、収縮による応力を緩和することが可能となり、電池のサイクル寿命を向上させることができる。   As shown in FIG. 3, the ion blocking layer 3 further includes a binder 6 for holding the flat conductive filler 4 and / or the isotropic or acicular conductive filler 5 (when included). May be included. By using a binder, the contact between the conductive fillers can be improved, and the resistance in the thickness direction of the current collector can be reduced. In addition, the stress due to the swelling and shrinkage of the electrode can be relaxed, and the cycle life of the battery can be improved.

バインダとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリイミド(PI)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、SBR、合成ゴム系バインダ等が挙げられる。しかし、バインダがこれらに限定されないことはいうまでもない。これらのバインダは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。   Examples of the binder include polyvinylidene fluoride (PVDF), polyimide (PI), polytetrafluoroethylene (PTFE), SBR, and a synthetic rubber binder. However, it goes without saying that the binder is not limited to these. These binders may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

前記イオン遮断層に含まれるバインダの量は特に制限されないが、前記第1の導電性フィラーおよび前記第2の導電性フィラーの総質量に対して、好ましくは5〜30質量%である。上記範囲であれば、集電体の厚さ方向の抵抗を低減する効果、および電極の膨潤、収縮による応力を緩和することで電池のサイクル寿命を向上させる効果が高い。   The amount of the binder contained in the ion blocking layer is not particularly limited, but is preferably 5 to 30% by mass with respect to the total mass of the first conductive filler and the second conductive filler. If it is the said range, the effect of reducing the resistance of the collector in the thickness direction and the effect of improving the cycle life of the battery by relaxing the stress caused by the swelling and shrinkage of the electrode are high.

本実施形態のイオン遮断層3の1層分の厚さは、特に制限されないが、好ましくは0.001〜50μmであり、より好ましくは0.01〜10μmであり、特に好ましくは0.1〜4μmである。イオン遮断層3の厚さが0.001μm以上であれば、リチウムイオンの侵入を遮断する効果が高い。また、50μm以下であれば、軽量化の観点から好ましい。複数のイオン遮断層が存在する場合、少なくとも1層の厚さが上記範囲であることが好ましく、全てのイオン遮断層の厚さが上記範囲であることが好ましい。   The thickness of one layer of the ion blocking layer 3 of the present embodiment is not particularly limited, but is preferably 0.001 to 50 μm, more preferably 0.01 to 10 μm, particularly preferably 0.1 to 0.1 μm. 4 μm. If the thickness of the ion blocking layer 3 is 0.001 μm or more, the effect of blocking the penetration of lithium ions is high. Moreover, if it is 50 micrometers or less, it is preferable from a viewpoint of weight reduction. When a plurality of ion blocking layers are present, the thickness of at least one layer is preferably in the above range, and the thicknesses of all ion blocking layers are preferably in the above range.

集電体11全体の厚さは、特に限定されるものではないが、電池の出力密度を高める上では薄いほど好ましい。双極型電池においては、正極活物質層および負極活物質層の間に存在する集電体は、積層方向に水平な方向の電気抵抗が高くてもよいため、集電体の厚さを薄くすることが可能である。具体的には、集電体全体の厚さは、0.1〜300μmであることが好ましく、0.1〜200μmであることがより好ましい。   The thickness of the current collector 11 as a whole is not particularly limited, but it is preferably as thin as possible to increase the output density of the battery. In a bipolar battery, the current collector present between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer may have a high electrical resistance in the direction parallel to the stacking direction, so the thickness of the current collector is reduced. It is possible. Specifically, the thickness of the entire current collector is preferably 0.1 to 300 μm, and more preferably 0.1 to 200 μm.

(製造方法)
導電性を有する樹脂層の表面に、扁平状の導電性フィラーを、その長辺方向が樹脂層の面方向に配置されたイオン遮断層を積層して集電体を作製する方法は、特に制限されない。既存の樹脂薄膜や金属薄膜の成膜技術や積層、貼合わせ技術などを適宜組み合わせて利用することができる。
(Production method)
The method of producing a current collector by laminating a flat conductive filler on the surface of a conductive resin layer and an ion blocking layer whose long side direction is arranged in the surface direction of the resin layer is particularly limited. Not. An existing resin thin film or metal thin film deposition technique, lamination, or bonding technique can be used in appropriate combination.

前記扁平状の導電性フィラーの入手方法も特に制限されない。市販されている材料を用いてもよいし、市販されている材料を粉砕機などにより所望の大きさに粉砕して用いてもよい。または、前記扁平状の導電性フィラーは、例えば、等方状の材料を基板上にスパッタしたものを剥がし、粉砕機などで大きさを調整することによって得られうる。前記扁平状の導電性フィラーの大きさやアスペクト比は電子顕微鏡で確認することができる。   The method for obtaining the flat conductive filler is not particularly limited. A commercially available material may be used, or a commercially available material may be pulverized to a desired size by a pulverizer or the like. Alternatively, the flat conductive filler can be obtained by, for example, removing a sputtered isotropic material on a substrate and adjusting the size with a pulverizer or the like. The size and aspect ratio of the flat conductive filler can be confirmed with an electron microscope.

扁平状の導電性フィラーの粒子は、例えばスパッタなどの方法で、導電性を有する樹脂層の表面に平行に配向して積層させることができる。また、エアロゾルデポジション法により粒子状の導電性フィラーとキャリアガスよりなるエアロゾルを樹脂層に高速に吹き付けて成膜を行うと、衝突によって扁平状に変形した粒子が樹脂層の表面に沿って堆積する。または、扁平状の導電性フィラー、バインダ、溶剤などを含むスラリーを、導電性を有する樹脂層に塗布すると、扁平状の導電性フィラーの粒子は、互いにほぼ平行に、樹脂層の表面に平行に並ぶように配列し、積層される。前記スラリーを作製する際に等方状または針状の導電性フィラーをさらに混合してもよい。   The particles of the flat conductive filler can be laminated by being oriented in parallel with the surface of the conductive resin layer by, for example, sputtering. In addition, when an aerosol consisting of particulate conductive filler and carrier gas is sprayed onto the resin layer at high speed by the aerosol deposition method, particles deformed into a flat shape due to collision are deposited along the surface of the resin layer. To do. Alternatively, when a slurry containing a flat conductive filler, a binder, a solvent, or the like is applied to the conductive resin layer, the flat conductive filler particles are substantially parallel to each other and parallel to the surface of the resin layer. They are arranged in a line and stacked. When preparing the slurry, an isotropic or needle-like conductive filler may be further mixed.

本実施形態の集電体は、以下の効果を有する。すなわち、導電性を有する樹脂層を含む集電体において、前記樹脂層の表面に、扁平状の導電性フィラーの長辺方向が前記樹脂層の面方向に配置されたイオン遮断層を配置することで、リチウムイオンが導電性を有する樹脂層に到達しにくくなる。そして、このような集電体を用いることによって、リチウムイオンの吸蔵による電池の容量低下が抑えられる。   The current collector of the present embodiment has the following effects. That is, in a current collector including a resin layer having conductivity, an ion blocking layer in which the long side direction of a flat conductive filler is arranged in the surface direction of the resin layer is disposed on the surface of the resin layer. Thus, it becomes difficult for lithium ions to reach the conductive resin layer. By using such a current collector, a decrease in battery capacity due to occlusion of lithium ions can be suppressed.

<電極>
上記集電体は、積層型(内部並列接続タイプ)電池および双極型(内部直列接続タイプ)電池のいずれにも適用しうるものである。ここで、積層型電池では、バインダなどを用いて正極活物質または負極活物質等を正極用集電体または負極用集電体にそれぞれ塗布して電極(正極または負極)を構成する。双極型電池の場合には、集電体の一方の面に正極活物質等を塗布して正極活物質層を、反対側の面に負極活物質等を塗布して負極活物質層を積層して双極型電極を構成する。ここで、双極型電池においては、負極側で発生した電荷は集電体の反対側の正極に直接供給されるため、電流は集電体の面直方向(厚さ方向)に流れるが、面方向(平面方向)の流れは必要としない。したがって、本実施形態の集電体は双極型電極に用いられることが好ましい。
<Electrode>
The current collector can be applied to both stacked (internal parallel connection type) batteries and bipolar (internal series connection type) batteries. Here, in a laminated battery, a positive electrode active material or a negative electrode active material is applied to a positive electrode current collector or a negative electrode current collector using a binder or the like to form an electrode (positive electrode or negative electrode). In the case of a bipolar battery, a positive electrode active material or the like is applied to one surface of the current collector, and a positive electrode active material layer is applied to the opposite surface, and a negative electrode active material layer is stacked. To construct a bipolar electrode. Here, in the bipolar battery, since the electric charge generated on the negative electrode side is directly supplied to the positive electrode on the opposite side of the current collector, the current flows in the direction perpendicular to the current collector (thickness direction). Directional (planar) flow is not required. Therefore, the current collector of the present embodiment is preferably used for a bipolar electrode.

図4は、上述した二次電池用集電体11と、前記二次電池用集電体11の一方の面に形成されてなる正極活物質層13と、前記二次電池用集電体11の他方の面に形成されてなる負極活物質層15と、を含む双極型電極23の概略図である。   FIG. 4 shows the above-described secondary battery current collector 11, the positive electrode active material layer 13 formed on one surface of the secondary battery current collector 11, and the secondary battery current collector 11. It is the schematic of the bipolar electrode 23 containing the negative electrode active material layer 15 formed in the other surface of this.

図4に示すように、集電体11において、イオン遮断層は、導電性を有する樹脂層2の、負極活物質層15と接する側の表面に形成されることが好ましい。電解液中のリチウムイオンは、主に負極活物質層15と集電体11との接合面から集電体11の内部に侵入しうる。そのため、そのため、図4のように負極活物質層15の側にイオン遮断層3を形成すれば、電解液中のリチウムイオンの侵入を防ぐ効果が高くなり、電池の容量維持率を向上させる効果が高い。   As shown in FIG. 4, in the current collector 11, the ion blocking layer is preferably formed on the surface of the conductive resin layer 2 on the side in contact with the negative electrode active material layer 15. Lithium ions in the electrolytic solution can enter the current collector 11 mainly from the joint surface between the negative electrode active material layer 15 and the current collector 11. Therefore, if the ion blocking layer 3 is formed on the negative electrode active material layer 15 side as shown in FIG. 4, the effect of preventing intrusion of lithium ions in the electrolytic solution is enhanced, and the capacity maintenance rate of the battery is improved. Is expensive.

また、図4に示すように、双極型電極23を負極活物質層15の側からみたとき、イオン遮断層3が、負極活物質層15が形成された領域を完全に覆うことが好ましい。負極活物質層15と導電性を有する樹脂層2との接合面の領域を覆うような領域に、イオン遮断層3を配置すれば、電解液中のリチウムイオンの侵入を防ぐ効果が高い。   As shown in FIG. 4, when the bipolar electrode 23 is viewed from the negative electrode active material layer 15 side, it is preferable that the ion blocking layer 3 completely covers the region where the negative electrode active material layer 15 is formed. If the ion blocking layer 3 is disposed in a region that covers the region of the bonding surface between the negative electrode active material layer 15 and the conductive resin layer 2, the effect of preventing intrusion of lithium ions in the electrolytic solution is high.

以下、電極のその他の主要な構成部材について説明する。   Hereinafter, other main components of the electrode will be described.

(活物質層)
[正極活物質層]
正極活物質層13は正極活物質を含む。正極活物質は、放電時にイオンを吸蔵し、充電時にイオンを放出する組成を有する。好ましい一例としては、遷移金属とリチウムとの複合酸化物であるリチウム−遷移金属複合酸化物が挙げられる。具体的には、LiCoOなどのLi・Co系複合酸化物、LiNiOなどのLi・Ni系複合酸化物、スピネルLiMnなどのLi・Mn系複合酸化物、LiFeOなどのLi・Fe系複合酸化物およびこれらの遷移金属の一部を他の元素により置換したものなどが使用できる。これらリチウム−遷移金属複合酸化物は、反応性、サイクル特性に優れ、低コストな材料である。そのためこれらの材料を電極に用いることにより、出力特性に優れた電池を形成することが可能である。この他、前記正極活物質としては、LiFePOなどの遷移金属とリチウムのリン酸化合物や硫酸化合物;V、MnO、TiS、MoS、MoOなどの遷移金属酸化物や硫化物;PbO、AgO、NiOOHなど、を用いることもできる。上記正極活物質は、単独で使用されてもあるいは2種以上の混合物の形態で使用されてもよい。
(Active material layer)
[Positive electrode active material layer]
The positive electrode active material layer 13 includes a positive electrode active material. The positive electrode active material has a composition that occludes ions during discharging and releases ions during charging. A preferable example is a lithium-transition metal composite oxide that is a composite oxide of a transition metal and lithium. Specifically, Li · Co-based composite oxide such as LiCoO 2, Li · Ni-based composite oxide such as LiNiO 2, Li · Mn-based composite oxide such as spinel LiMn 2 O 4, Li · such LiFeO 2 Fe-based composite oxides and those obtained by replacing some of these transition metals with other elements can be used. These lithium-transition metal composite oxides are excellent in reactivity and cycle characteristics, and are low-cost materials. Therefore, it is possible to form a battery having excellent output characteristics by using these materials for electrodes. In addition, examples of the positive electrode active material include transition metal oxides such as LiFePO 4 and lithium phosphate compounds and sulfuric acid compounds; transition metal oxides such as V 2 O 5 , MnO 2 , TiS 2 , MoS 2 , and MoO 3 , and sulfides. Materials; PbO 2 , AgO, NiOOH, etc. can also be used. The positive electrode active material may be used alone or in the form of a mixture of two or more.

正極活物質の平均粒子径は、特に制限されないが、正極活物質の高容量化、反応性、サイクル耐久性の観点からは、好ましくは1〜100μm、より好ましくは1〜20μmである。このような範囲であれば、二次電池は、高出力条件下での充放電時における電池の内部抵抗の増大が抑制され、充分な電流を取り出しうる。なお、正極活物質が2次粒子である場合には該2次粒子を構成する1次粒子の平均粒子径が10nm〜1μmの範囲であるのが望ましいといえるが、本発明では、必ずしも上記範囲に制限されるものではない。ただし、製造方法にもよるが、正極活物質が凝集、塊状などにより2次粒子化したものでなくても良いことはいうまでもない。かかる正極活物質の粒子径および1次粒子の粒子径は、レーザー回折法を用いて得られたメディアン径を使用できる。なお、正極活物質の形状は、その種類や製造方法等によって取り得る形状が異なり、例えば、球状(粉末状)、板状、針状、柱状、角状などが挙げられるがこれらに限定されるものではなく、いずれの形状であれ問題なく使用できる。好ましくは、充放電特性などの電池特性を向上し得る最適の形状を適宜選択するのが望ましい。   The average particle diameter of the positive electrode active material is not particularly limited, but is preferably 1 to 100 μm, more preferably 1 to 20 μm, from the viewpoint of increasing the capacity, reactivity, and cycle durability of the positive electrode active material. Within such a range, the secondary battery can suppress an increase in the internal resistance of the battery during charging and discharging under high output conditions, and can extract a sufficient current. When the positive electrode active material is secondary particles, it can be said that the average particle diameter of the primary particles constituting the secondary particles is preferably in the range of 10 nm to 1 μm. It is not limited to. However, it goes without saying that, depending on the manufacturing method, the positive electrode active material may not be a secondary particle formed by aggregation, agglomeration, or the like. As the particle diameter of the positive electrode active material and the particle diameter of the primary particles, a median diameter obtained by using a laser diffraction method can be used. The shape of the positive electrode active material varies depending on the type and manufacturing method, and examples thereof include a spherical shape (powdered shape), a plate shape, a needle shape, a column shape, and a square shape, but are not limited thereto. Any shape can be used without any problems. Preferably, an optimal shape that can improve battery characteristics such as charge / discharge characteristics is appropriately selected.

[負極活物質層]
負極活物質層15は負極活物質を含む。負極活物質は、放電時にイオンを放出し、充電時にイオンを吸蔵できる組成を有する。負極活物質は、リチウムを可逆的に吸蔵および放出できるものであれば特に制限されないが、負極活物質の例としては、SiやSnなどの金属、あるいはTiO、Ti、TiO、もしくはSiO、SiO、SnOなどの金属酸化物、Li4/3Ti5/3もしくはLiMnNなどのリチウムと遷移金属との複合酸化物、Li−Pb系合金、Li−Al系合金、Li、または天然黒鉛、人造黒鉛、カーボンブラック、活性炭、カーボンファイバー、コークス、ソフトカーボン、もしくはハードカーボンなどの炭素材料などが好ましく挙げられる。また、負極活物質は、リチウムと合金化する元素を含むことが好ましい。リチウムと合金化する元素を用いることにより、従来の炭素系材料に比べて高いエネルギー密度を有する高容量および優れた出力特性の電池を得ることが可能となる。上記負極活物質は、単独で使用されてもあるいは2種以上の混合物の形態で使用されてもよい。
[Negative electrode active material layer]
The negative electrode active material layer 15 includes a negative electrode active material. The negative electrode active material has a composition capable of releasing ions during discharge and storing ions during charging. The negative electrode active material is not particularly limited as long as it can reversibly occlude and release lithium. Examples of the negative electrode active material include metals such as Si and Sn, TiO, Ti 2 O 3 , TiO 2 , or Metal oxides such as SiO 2 , SiO, SnO 2 , complex oxides of lithium and transition metals such as Li 4/3 Ti 5/3 O 4 or Li 7 MnN, Li—Pb alloys, Li—Al alloys , Li, or carbon materials such as natural graphite, artificial graphite, carbon black, activated carbon, carbon fiber, coke, soft carbon, or hard carbon. Moreover, it is preferable that a negative electrode active material contains the element alloyed with lithium. By using an element that forms an alloy with lithium, it is possible to obtain a battery having a high capacity and an excellent output characteristic having a higher energy density than that of a conventional carbon-based material. The negative electrode active material may be used alone or in the form of a mixture of two or more.

上記のリチウムと合金化する元素としては、以下に制限されることはないが、具体的には、Si、Ge、Sn、Pb、Al、In、Zn、H、Ca、Sr、Ba、Ru、Rh、Ir、Pd、Pt、Ag、Au、Cd、Hg、Ga、Tl、C、N、Sb、Bi、O、S、Se、Te、Cl等が挙げられる。これらの中でも、容量およびエネルギー密度に優れた電池を構成できる観点から、炭素材料、ならびに/またはSi、Ge、Sn、Pb、Al、In、およびZnからなる群より選択される少なくとも1種以上の元素を含むことが好ましく、炭素材料、Si、またはSnの元素を含むことが特に好ましい。これらは1種単独で使用しても良いし、2種以上を併用してもよい。   The element alloying with lithium is not limited to the following, but specifically, Si, Ge, Sn, Pb, Al, In, Zn, H, Ca, Sr, Ba, Ru, Rh, Ir, Pd, Pt, Ag, Au, Cd, Hg, Ga, Tl, C, N, Sb, Bi, O, S, Se, Te, Cl, and the like. Among these, from the viewpoint of configuring a battery having excellent capacity and energy density, at least one selected from the group consisting of carbon materials and / or Si, Ge, Sn, Pb, Al, In, and Zn. It is preferable that an element is included, and it is particularly preferable that an element of a carbon material, Si, or Sn is included. These may be used alone or in combination of two or more.

負極活物質の平均粒子径は、特に制限されないが、負極活物質の高容量化、反応性、サイクル耐久性の観点からは、好ましくは1〜100μm、より好ましくは1〜20μmである。このような範囲であれば、二次電池は、高出力条件下での充放電時における電池の内部抵抗の増大が抑制され、充分な電流を取り出しうる。なお、負極活物質が2次粒子である場合には該2次粒子を構成する1次粒子の平均粒子径が10nm〜1μmの範囲であるのが望ましいといえるが、本発明では、必ずしも上記範囲に制限されるものではない。ただし、製造方法にもよるが、負極活物質が凝集、塊状などにより2次粒子化したものでなくても良いことはいうまでもない。かかる負極活物質の粒子径および1次粒子の粒子径は、レーザー回折法を用いて得られたメディアン径使用できる。なお、負極活物質の形状は、その種類や製造方法等によって取り得る形状が異なり、例えば、球状(粉末状)、板状、針状、柱状、角状などが挙げられるがこれらに限定されるものではなく、いずれの形状であれ問題なく使用できる。好ましくは、充放電特性などの電池特性を向上し得る最適の形状を適宜選択するのが望ましい。   The average particle size of the negative electrode active material is not particularly limited, but is preferably 1 to 100 μm, more preferably 1 to 20 μm from the viewpoint of increasing the capacity, reactivity, and cycle durability of the negative electrode active material. Within such a range, the secondary battery can suppress an increase in the internal resistance of the battery during charging and discharging under high output conditions, and can extract a sufficient current. In addition, when the negative electrode active material is secondary particles, it can be said that the average particle diameter of primary particles constituting the secondary particles is desirably in the range of 10 nm to 1 μm. It is not limited to. However, it goes without saying that, depending on the manufacturing method, the negative electrode active material may not be a secondary particle formed by aggregation, lump or the like. As the particle diameter of the negative electrode active material and the particle diameter of the primary particles, a median diameter obtained by using a laser diffraction method can be used. The shape of the negative electrode active material varies depending on the type and manufacturing method, and examples thereof include a spherical shape (powdered shape), a plate shape, a needle shape, a column shape, and a square shape, but are not limited thereto. Any shape can be used without any problems. Preferably, an optimal shape that can improve battery characteristics such as charge / discharge characteristics is appropriately selected.

活物質層(13、15)には、必要であれば、その他の物質が含まれてもよい。例えば、導電助剤、バインダ等が含まれうる。また、イオン伝導性ポリマーが含まれる場合には、前記ポリマーを重合させるための重合開始剤が含まれてもよい。   The active material layers (13, 15) may contain other materials if necessary. For example, a conductive aid, a binder, and the like can be included. When an ion conductive polymer is included, a polymerization initiator for polymerizing the polymer may be included.

導電助剤とは、活物質層の導電性を向上させるために配合される添加物をいう。導電助剤としては、アセチレンブラック、カーボンブラック、ケッチェンブラック、グラファイト等のカーボン粉末や、気相成長炭素繊維(VGCF;登録商標)等の種々の炭素繊維、膨張黒鉛などが挙げられる。しかし、導電助剤がこれらに限定されないことはいうまでもない。   A conductive support agent means the additive mix | blended in order to improve the electroconductivity of an active material layer. Examples of the conductive aid include carbon powders such as acetylene black, carbon black, ketjen black, and graphite, various carbon fibers such as vapor grown carbon fiber (VGCF; registered trademark), expanded graphite, and the like. However, it goes without saying that the conductive aid is not limited to these.

バインダとしては、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、PI、PTFE、SBR、合成ゴム系バインダ等が挙げられる。しかし、バインダがこれらに限定されないことはいうまでもない。また、バインダとゲル電解質として用いるマトリックスポリマーとが同じ場合には、バインダを使用する必要はない。   Examples of the binder include polyvinylidene fluoride (PVDF), PI, PTFE, SBR, and a synthetic rubber binder. However, it goes without saying that the binder is not limited to these. When the binder and the matrix polymer used as the gel electrolyte are the same, it is not necessary to use a binder.

活物質層に含まれる成分の配合比は、特に限定されない。配合比は、リチウムイオン二次電池についての公知の知見を適宜参照することにより、調整されうる。活物質層の厚さについても特に制限はなく、リチウムイオン二次電池についての従来公知の知見が適宜参照されうる。一例を挙げると、活物質層の厚さは、好ましくは10〜100μm程度であり、より好ましくは20〜50μmである。活物質層が10μm程度以上であれば、電池容量が充分に確保されうる。一方、活物質層が100μm程度以下であれば、電極深部(集電体側)にLiが拡散しにくくなることに伴う内部抵抗の増大という問題の発生が抑制されうる。 The compounding ratio of the components contained in the active material layer is not particularly limited. The blending ratio can be adjusted by appropriately referring to known knowledge about lithium ion secondary batteries. The thickness of the active material layer is not particularly limited, and conventionally known knowledge about the lithium ion secondary battery can be appropriately referred to. As an example, the thickness of the active material layer is preferably about 10 to 100 μm, and more preferably 20 to 50 μm. If the active material layer is about 10 μm or more, the battery capacity can be sufficiently secured. On the other hand, when the active material layer is about 100 μm or less, it is possible to suppress the occurrence of the problem of an increase in internal resistance due to the difficulty of diffusing Li + into the electrode deep part (current collector side).

集電体表面上への正極活物質層(または負極活物質層)の形成方法は、特に制限されず、公知の方法が同様にして使用できる。例えば、上記したように、正極活物質(または負極活物質)、ならびに必要であれば、電解質塩、導電助剤、およびバインダを、適当な溶剤に分散、溶解などして、正極活物質スラリー(または負極活物質スラリー)を調製する。これを集電体上に塗布、乾燥して溶剤を除去した後、プレスすることによって、正極活物質層(または負極活物質層)が集電体上に形成される。この際、溶剤としては、特に制限されないが、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルホルムアミド、シクロヘキサン、ヘキサン、水などが用いられうる。バインダとしてポリフッ化ビニリデン(PVDF)を採用する場合には、NMPを溶媒として用いるとよい。   The method for forming the positive electrode active material layer (or the negative electrode active material layer) on the current collector surface is not particularly limited, and known methods can be used in the same manner. For example, as described above, a positive electrode active material (or negative electrode active material), and if necessary, an electrolyte salt, a conductive additive, and a binder are dispersed and dissolved in an appropriate solvent to obtain a positive electrode active material slurry ( Alternatively, a negative electrode active material slurry) is prepared. This is applied onto a current collector, dried to remove the solvent, and then pressed to form a positive electrode active material layer (or negative electrode active material layer) on the current collector. In this case, the solvent is not particularly limited, and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, methylformamide, cyclohexane, hexane, water and the like can be used. When adopting polyvinylidene fluoride (PVDF) as the binder, NMP is preferably used as a solvent.

上記方法において、正極活物質スラリー(または負極活物質スラリー)を集電体上に塗布・乾燥した後、プレスする。プレス処理の具体的な手段やプレス条件は特に制限されず、プレス処理後の正極活物質層(または負極活物質層)の空隙率が所望の値となるように、適宜調節されうる。プレス処理の具体的な形態としては、例えば、ホットプレス機やカレンダーロールプレス機などが挙げられる。また、プレス条件(温度、圧力など)も特に制限されず、従来公知の知見が適宜参照されうる。   In the above method, the positive electrode active material slurry (or the negative electrode active material slurry) is applied onto the current collector, dried, and then pressed. Specific means and press conditions for the press treatment are not particularly limited, and can be appropriately adjusted so that the porosity of the positive electrode active material layer (or the negative electrode active material layer) after the press treatment becomes a desired value. Specific examples of the press process include a hot press machine and a calendar roll press machine. Also, the pressing conditions (temperature, pressure, etc.) are not particularly limited, and conventionally known knowledge can be referred to as appropriate.

本実施形態の電極によれば、樹脂層の表面に、扁平状の導電性フィラーを含み、その長辺方向が樹脂層の面方向に配置されるイオン遮断層が配置されるため、リチウムイオンが扁平状の導電性フィラーの間を回りこんで樹脂層まで到達する必要がある。その結果、リチウムイオンの樹脂層の内部への浸透および吸蔵が防止される。   According to the electrode of the present embodiment, since the ion blocking layer is disposed on the surface of the resin layer and includes a flat conductive filler, the long side direction of which is arranged in the surface direction of the resin layer, lithium ions are It is necessary to reach between the flat conductive fillers to reach the resin layer. As a result, penetration and occlusion of lithium ions into the resin layer are prevented.

<双極型二次電池>
図5は、本発明の一実施形態である双極型二次電池の全体構造を模式的に表した断面図である。図5に示す本実施形態の双極型二次電池10は、実際に充放電反応が進行する略矩形の発電要素21が、電池外装材であるラミネートフィルム29の内部に封止された構造を有する。
<Bipolar type secondary battery>
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the overall structure of a bipolar secondary battery according to an embodiment of the present invention. The bipolar secondary battery 10 of this embodiment shown in FIG. 5 has a structure in which a substantially rectangular power generation element 21 in which a charge / discharge reaction actually proceeds is sealed inside a laminate film 29 that is a battery exterior material. .

図5に示すように、本実施形態の双極型二次電池10の発電要素21は、集電体11の一方の面に電気的に結合した正極活物質層13が形成され、集電体11の反対側の面に電気的に結合した負極活物質層15が形成された複数の双極型電極23を有する。各双極型電極23は、電解質層17を介して積層されて発電要素21を形成する。なお、電解質層17は、基材としてのセパレータの面方向中央部に電解質が保持されてなる構成を有する。この際、一の双極型電極23の正極活物質層13と前記一の双極型電極23に隣接する他の双極型電極23の負極活物質層15とが電解質層17を介して向き合うように、各双極型電極23および電解質層17が交互に積層されている。すなわち、一の双極型電極23の正極活物質層13と前記一の双極型電極23に隣接する他の双極型電極23の負極活物質層15との間に電解質層17が挟まれて配置されている。   As shown in FIG. 5, in the power generation element 21 of the bipolar secondary battery 10 of the present embodiment, a positive electrode active material layer 13 that is electrically coupled to one surface of the current collector 11 is formed. And a plurality of bipolar electrodes 23 having a negative electrode active material layer 15 electrically coupled to the opposite surface. Each bipolar electrode 23 is laminated via the electrolyte layer 17 to form the power generation element 21. The electrolyte layer 17 has a configuration in which an electrolyte is held at the center in the surface direction of a separator as a base material. At this time, the positive electrode active material layer 13 of one bipolar electrode 23 and the negative electrode active material layer 15 of another bipolar electrode 23 adjacent to the one bipolar electrode 23 face each other through the electrolyte layer 17. The bipolar electrodes 23 and the electrolyte layers 17 are alternately stacked. That is, the electrolyte layer 17 is interposed between the positive electrode active material layer 13 of one bipolar electrode 23 and the negative electrode active material layer 15 of another bipolar electrode 23 adjacent to the one bipolar electrode 23. ing.

隣接する正極活物質層13、電解質層17、および負極活物質層15は、一つの単電池層19を構成する。したがって、双極型二次電池10は、単電池層19が積層されてなる構成を有するともいえる。また、電解質層17からの電解液の漏れによる液絡を防止する目的で、単電池層19の外周部にはシール部(絶縁層)31が配置されている。なお、発電要素21の最外層に位置する正極側の最外層集電体11aには、片面のみに正極活物質層13が形成されている。また、発電要素21の最外層に位置する負極側の最外層集電体11bには、片面のみに負極活物質層15が形成されている。   The adjacent positive electrode active material layer 13, electrolyte layer 17, and negative electrode active material layer 15 constitute one unit cell layer 19. Therefore, it can be said that the bipolar secondary battery 10 has a configuration in which the single battery layers 19 are stacked. Further, for the purpose of preventing liquid junction due to leakage of the electrolytic solution from the electrolyte layer 17, a seal portion (insulating layer) 31 is disposed on the outer peripheral portion of the unit cell layer 19. A positive electrode active material layer 13 is formed only on one side of the positive electrode outermost layer current collector 11 a located in the outermost layer of the power generation element 21. The negative electrode active material layer 15 is formed only on one surface of the outermost current collector 11b on the negative electrode side located in the outermost layer of the power generation element 21.

さらに、図5に示す双極型二次電池10では、正極側の最外層集電体11aに隣接するように正極集電板25が配置され、これが延長されて電池外装材であるラミネートフィルム29から導出している。一方、負極側の最外層集電体11bに隣接するように負極集電板27が配置され、同様にこれが延長されてラミネートフィルム29から導出している。   Furthermore, in the bipolar secondary battery 10 shown in FIG. 5, the positive electrode current collector plate 25 is disposed adjacent to the outermost layer current collector 11a on the positive electrode side, and this is extended from the laminate film 29 that is a battery exterior material. Derived. On the other hand, the negative electrode current collector plate 27 is disposed so as to be adjacent to the outermost layer current collector 11 b on the negative electrode side, and is similarly extended and led out from the laminate film 29.

図5に示す双極型二次電池10においては、通常、各単電池層19の周囲にシール部31が設けられる。このシール部31は、電池内で隣り合う集電体11どうしが接触したり、発電要素21における単電池層19の端部の僅かな不揃いなどに起因する短絡が起こったりするのを防止する目的で設けられる。かようなシール部31の設置により、長期間の信頼性および安全性が確保され、高品質の双極型二次電池10が提供されうる。   In the bipolar secondary battery 10 shown in FIG. 5, the seal portion 31 is usually provided around each single cell layer 19. The purpose of the seal portion 31 is to prevent the adjacent current collectors 11 in the battery from coming into contact with each other and a short circuit caused by a slight irregularity at the end of the unit cell layer 19 in the power generation element 21. Provided. By installing such a seal portion 31, long-term reliability and safety are ensured, and a high-quality bipolar secondary battery 10 can be provided.

なお、単電池層19の積層回数は、所望する電圧に応じて調節する。また、双極型二次電池10では、電池の厚みを極力薄くしても十分な出力が確保できれば、単電池層19の積層回数を少なくしてもよい。双極型二次電池10でも、使用する際の外部からの衝撃、環境劣化を防止するために、発電要素21を電池外装材であるラミネートフィルム29に減圧封入し、正極集電板25および負極集電板27をラミネートフィルム29の外部に取り出した構造とするのがよい。以下、本形態の双極型二次電池の主な構成要素について説明する。   Note that the number of stacks of the unit cell layers 19 is adjusted according to a desired voltage. Further, in the bipolar secondary battery 10, the number of stacking of the single battery layers 19 may be reduced if a sufficient output can be secured even if the thickness of the battery is made as thin as possible. Even in the bipolar secondary battery 10, in order to prevent external impact and environmental degradation during use, the power generation element 21 is sealed under reduced pressure in a laminate film 29 that is a battery exterior material, and the positive electrode current collector plate 25 and the negative electrode current collector 25. A structure in which the electric plate 27 is taken out of the laminate film 29 is preferable. Hereinafter, main components of the bipolar secondary battery of this embodiment will be described.

[電解質層]
電解質層を構成する電解質に特に制限はなく、液体電解質、ならびに高分子ゲル電解質および高分子固体電解質等のポリマー電解質を適宜用いることができる。
[Electrolyte layer]
There is no restriction | limiting in particular in the electrolyte which comprises an electrolyte layer, Polymer electrolytes, such as a liquid electrolyte and a polymer gel electrolyte and a polymer solid electrolyte, can be used suitably.

液体電解質は、溶媒に支持塩であるリチウム塩が溶解したものである。溶媒としては、例えば、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジプロピルカーボネート(DPC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、プロピオン酸メチル(MP)、酢酸メチル(MA)、ギ酸メチル(MF)、4−メチルジオキソラン(4MeDOL)、ジオキソラン(DOL)、2−メチルテトラヒドロフラン(2MeTHF)、テトラヒドロフラン(THF)、ジメトキシエタン(DME)、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、およびγ−ブチロラクトン(GBL)などが挙げられる。これらの溶媒は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせた混合物として使用してもよい。   The liquid electrolyte is obtained by dissolving a lithium salt as a supporting salt in a solvent. Examples of the solvent include dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate (DPC), ethyl methyl carbonate (EMC), methyl propionate (MP), methyl acetate (MA), and methyl formate (MF). 4-methyldioxolane (4MeDOL), dioxolane (DOL), 2-methyltetrahydrofuran (2MeTHF), tetrahydrofuran (THF), dimethoxyethane (DME), ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC) , And γ-butyrolactone (GBL). These solvents may be used alone or as a mixture of two or more.

また、支持塩(リチウム塩)としては、特に制限はないが、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiTaF、LiSbF、LiAlCl、Li10Cl10、LiI、LiBr、LiCl、LiAlCl、LiHF、LiSCN等の無機酸陰イオン塩、LiCFSO、Li(CFSON、LiBOB(リチウムビスオキサイドボレート)、LiBETI(リチウムビス(パーフルオロエチレンスルホニルイミド);Li(CSONとも記載)等の有機酸陰イオン塩などが挙げられる。これらの電解質塩は、単独で使用されてもあるいは2種以上の混合物の形態で使用されてもよい。 As the supporting salt (lithium salt) is not particularly limited, LiPF 6, LiBF 4, LiClO 4, LiAsF 6, LiTaF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, Li 2 B 10 Cl 10, LiI, LiBr, LiCl Inorganic acid anion salts such as LiAlCl, LiHF 2 , LiSCN, LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, LiBOB (lithium bisoxide borate), LiBETI (lithium bis (perfluoroethylenesulfonylimide); And organic acid anion salts such as Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N). These electrolyte salts may be used alone or in the form of a mixture of two or more.

一方、ポリマー電解質は、電解液を含むゲル電解質と、電解液を含まない高分子固体電解質に分類される。ゲル電解質は、Li伝導性を有するマトリックスポリマーに、上記の液体電解質が注入されてなる構成を有する。Li伝導性を有するマトリックスポリマーとしては、例えば、ポリエチレンオキシドを主鎖または側鎖に持つポリマー(PEO)、ポリプロピレンオキシドを主鎖または側鎖に持つポリマー(PPO)、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリメタクリル酸エステル、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンの共重合体(PVDF−HFP)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリ(メチルアクリレート)(PMA)、ポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)などが挙げられる。また、上記のポリマー等の混合物、変成体、誘導体、ランダム共重合体、交互共重合体、グラフト共重合体、ブロック共重合体なども使用できる。これらのうち、PEO、PPOおよびそれらの共重合体、PVDF、PVDF−HFPを用いることが望ましい。かようなマトリックスポリマーには、リチウム塩等の電解質塩がよく溶解しうる。 On the other hand, the polymer electrolyte is classified into a gel electrolyte containing an electrolytic solution and a polymer solid electrolyte containing no electrolytic solution. The gel electrolyte has a configuration in which the liquid electrolyte is injected into a matrix polymer having Li + conductivity. As the matrix polymer having Li + conductivity, for example, a polymer having polyethylene oxide in the main chain or side chain (PEO), a polymer having polypropylene oxide in the main chain or side chain (PPO), polyethylene glycol (PEG), poly Acrylonitrile (PAN), polymethacrylic acid ester, polyvinylidene fluoride (PVDF), copolymer of polyvinylidene fluoride and hexafluoropropylene (PVDF-HFP), polyacrylonitrile (PAN), poly (methyl acrylate) (PMA), poly (Methyl methacrylate) (PMMA) etc. are mentioned. In addition, mixtures of the above-described polymers, modified products, derivatives, random copolymers, alternating copolymers, graft copolymers, block copolymers, and the like can also be used. Among these, it is desirable to use PEO, PPO and their copolymers, PVDF, PVDF-HFP. In such a matrix polymer, an electrolyte salt such as a lithium salt can be well dissolved.

なお、電解質層が液体電解質やゲル電解質から構成される場合には、電解質層にセパレータを用いてもよい。セパレータの具体的な形態としては、例えば、ポリエチレンやポリプロピレンといったポリオレフィンやポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン(PVDF−HFP)等の炭化水素、ガラス繊維などからなる微多孔膜が挙げられる。   In addition, when an electrolyte layer is comprised from a liquid electrolyte or a gel electrolyte, you may use a separator for an electrolyte layer. Specific examples of the separator include a microporous film made of polyolefin such as polyethylene and polypropylene, hydrocarbon such as polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene (PVDF-HFP), glass fiber, and the like.

高分子固体電解質は、上記のマトリックスポリマーに支持塩(リチウム塩)が溶解してなる構成を有し、可塑剤である有機溶媒を含まない。したがって、電解質層が高分子固体電解質から構成される場合には電池からの液漏れの心配がなく、電池の信頼性が向上しうる。   The polymer solid electrolyte has a structure in which a supporting salt (lithium salt) is dissolved in the matrix polymer, and does not include an organic solvent that is a plasticizer. Therefore, when the electrolyte layer is composed of a polymer solid electrolyte, there is no fear of liquid leakage from the battery, and the battery reliability can be improved.

高分子ゲル電解質や高分子固体電解質のマトリックスポリマーは、架橋構造を形成することによって、優れた機械的強度を発揮しうる。架橋構造を形成させるには、適当な重合開始剤を用いて、高分子電解質形成用の重合性ポリマー(例えば、PEOやPPO)に対して熱重合、紫外線重合、放射線重合、電子線重合などの重合処理を施せばよい。なお、上記電解質は、電極の活物質層中に含まれていてもよい。   A matrix polymer of a polymer gel electrolyte or a polymer solid electrolyte can exhibit excellent mechanical strength by forming a crosslinked structure. In order to form a crosslinked structure, thermal polymerization, ultraviolet polymerization, radiation polymerization, electron beam polymerization, etc. are performed on a polymerizable polymer (for example, PEO or PPO) for forming a polymer electrolyte, using an appropriate polymerization initiator. A polymerization treatment may be performed. In addition, the said electrolyte may be contained in the active material layer of an electrode.

[シール部]
シール部(絶縁層)は、集電体同士の接触や単電池層の端部における短絡を防止する機能を有する。シール部を構成する材料としては、絶縁性、固体電解質の脱落に対するシール性や外部からの水分の透湿に対するシール性(密封性)、電池動作温度下での耐熱性等を有するものであればよい。例えば、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリイミド樹脂、ゴム等が用いられうる。なかでも、耐蝕性、耐薬品性、作り易さ(製膜性)、経済性等の観点から、ポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂が、絶縁層の構成材料として好ましく用いられる。
[Seal part]
The seal portion (insulating layer) has a function of preventing contact between current collectors and a short circuit at the end of the single cell layer. As a material constituting the seal portion, any material having insulating properties, sealability against falling off of solid electrolyte, sealability against moisture permeation from the outside (sealing property), heat resistance under battery operating temperature, etc. Good. For example, urethane resin, epoxy resin, polyethylene resin, polypropylene resin, polyimide resin, rubber and the like can be used. Of these, polyethylene resin and polypropylene resin are preferably used as the constituent material of the insulating layer from the viewpoints of corrosion resistance, chemical resistance, ease of production (film forming property), economy, and the like.

[電池外装材]
電池外装材としては、従来公知の金属缶ケースを用いることができるほか、発電要素を覆うことができる、アルミニウムを含むラミネートフィルムを用いた袋状のケースが用いられうる。該ラミネートフィルムには、例えば、ポリプロピレン、アルミニウム、ナイロンをこの順に積層してなる3層構造のラミネートフィルム等を用いることができるが、これらに何ら制限されるものではない。本形態では、高出力化や冷却性能に優れ、EV、HEV用等の大型機器用電池に好適に利用することができるラミネートフィルムが望ましい。
[Battery exterior materials]
As the battery exterior material, a conventionally known metal can case can be used, and a bag-like case using a laminate film containing aluminum that can cover the power generation element can be used. For example, a laminate film having a three-layer structure in which polypropylene, aluminum, and nylon are laminated in this order can be used as the laminate film, but the laminate film is not limited thereto. In this embodiment, a laminate film that is excellent in high output and cooling performance and can be suitably used for a battery for large equipment such as for EV and HEV is desirable.

本実施形態の双極型二次電池10によれば、リチウムイオンが樹脂層の内部へ到達するためには、扁平状の導電性フィラーの間を回り込む必要がある(迷路効果)ため、リチウムイオンの樹脂層の内部への浸透および吸蔵が防止される。このように樹脂層の内部へのリチウムイオンの浸透・吸蔵が防止されることで、これに伴う電池容量の低下が抑制されうる。   According to the bipolar secondary battery 10 of this embodiment, in order for lithium ions to reach the inside of the resin layer, it is necessary to wrap around between the flat conductive fillers (maze effect). Infiltration and occlusion into the resin layer are prevented. Thus, by preventing penetration and occlusion of lithium ions into the resin layer, a decrease in battery capacity associated with this can be suppressed.

上記の二次電池は、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、燃料電池自動車、ハイブリッド燃料電池自動社などの大容量電源として、高体積エネルギー密度、高体積出力密度が求められる車両駆動用電源や補助電源に好適に利用することができる。   The secondary battery described above is used as a power source for driving a vehicle or an auxiliary power source that requires a high volume energy density and a high volume output density as a large capacity power source for an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a fuel cell vehicle, a hybrid fuel cell auto company, etc. It can be suitably used.

以下、本発明の効果を実施例および比較例を用いて説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例のみに制限されるわけではない。   Hereinafter, the effects of the present invention will be described using examples and comparative examples. However, the technical scope of the present invention is not limited only to the following examples.

<実施例1>
高分子材料であるポリイミド(PI)100質量%に対して、導電性フィラーであるケッチェンブラック(平均一次粒子径:35nm)5質量%を分散させた、厚さ50μmのフィルム状の樹脂層を溶融キャスト法を用いて作製した。
<Example 1>
A film-like resin layer having a thickness of 50 μm, in which 5% by mass of ketjen black (average primary particle size: 35 nm) as a conductive filler is dispersed with respect to 100% by mass of polyimide (PI) as a polymer material. It was prepared using the melt casting method.

この樹脂層の一方の表面に、イオン遮断層として、扁平状の導電性フィラーである扁平状窒化チタン(TiN)粒子(長辺の平均長さ:50nm、短辺の平均長さ:10nm、平均アスペクト比:5)をスパッタ法を用いて300nm厚さに成膜し、集電体を得た。スパッタの条件としては、アルゴンガス1×10−4Paを導入し、温度約200℃、2nm/秒の速度で成膜した。上記の扁平状窒化チタン粒子は、等方状の粒子を一度ガラス基板にスパッタして剥がし、粉砕機でサイズを調節して用いた。 On one surface of this resin layer, as an ion blocking layer, flat titanium nitride (TiN) particles that are flat conductive fillers (average length of long sides: 50 nm, average length of short sides: 10 nm, average A current ratio of 5) was formed to a thickness of 300 nm by sputtering. As sputtering conditions, argon gas 1 × 10 −4 Pa was introduced, and a film was formed at a temperature of about 200 ° C. and a rate of 2 nm / second. The above-mentioned flat titanium nitride particles were used by adjusting the size with a pulverizer by once sputtering and peeling the isotropic particles onto the glass substrate.

<実施例2>
樹脂層の両面にイオン遮断層を作製したことを除いては、上述した実施例1と同様の手法により電池を作製した。
<Example 2>
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 described above, except that ion blocking layers were fabricated on both sides of the resin layer.

<実施例3>
長辺の平均長さ:50nm、短の平均長さ:5nm、平均アスペクト比:10の扁平状窒化チタン粒子を用いたことを除いては、上述した実施例1と同様の手法により集電体を作製した。
<Example 3>
Current collection by the same method as in Example 1 except that flat titanium nitride particles having an average long side length of 50 nm, an average short side length of 5 nm, and an average aspect ratio of 10 were used. The body was made.

<実施例4>
扁平状窒化チタン粒子(長辺の平均長さ:600nm、短辺の平均長さ:2nm、平均アスペクト比:300)と、バインダであるポリフッ化ビニリデン(PVDF)とを質量比9:1で混合した。さらに溶媒であるN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を固形分が75質量%となるように加えて溶解させた。その後、導電性樹脂フィルムの片面に厚さ3μmで塗工してイオン遮断層を作製したことを除いては、上述した実施例1と同様の手法により集電体を作製した。
<Example 4>
Flat titanium nitride particles (average length of long side: 600 nm, average length of short side: 2 nm, average aspect ratio: 300) and polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder are mixed at a mass ratio of 9: 1. did. Further, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a solvent was added and dissolved so that the solid content was 75% by mass. Thereafter, a current collector was produced in the same manner as in Example 1 except that the ion blocking layer was produced by coating the conductive resin film on one side with a thickness of 3 μm.

<実施例5>
扁平状窒化チタン粒子(長辺の平均長さ:100nm、短辺の平均長さ:2nm、平均アスペクト比:50)と、等方状窒化チタン粒子(日本金属株式会社製、平均粒子径:0.7〜0.84nm、平均アスペクト比:1.2)と、PVDFとを混合して用いた。混合比(質量比)は、8:1:1(扁平状窒化チタン粒子:等方状窒化チタン粒子:PVDF)であった。その他の条件は上述した実施例4と同様の手法により集電体を作製した。
<Example 5>
Flat titanium nitride particles (average length of long side: 100 nm, average length of short side: 2 nm, average aspect ratio: 50) and isotropic titanium nitride particles (manufactured by Nippon Metal Co., Ltd., average particle size: 0) .7 to 0.84 nm, average aspect ratio: 1.2) and PVDF were mixed and used. The mixing ratio (mass ratio) was 8: 1: 1 (flat titanium nitride particles: isotropic titanium nitride particles: PVDF). The current collector was prepared by the same method as in Example 4 described above under other conditions.

<実施例6>
扁平状窒化チタン粒子(長辺の平均長さ:100nm、短辺の平均長さ:2nm、平均アスペクト比:50)と、等方状窒化チタン粒子(平均粒子径:0.7〜0.84nm、平均アスペクト比:1.2)と、PVDFとを質量比3:6:1で混合した。その他の条件は上述した実施例4と同様の手法により集電体を作製した。
<Example 6>
Flat titanium nitride particles (average length of long sides: 100 nm, average length of short sides: 2 nm, average aspect ratio: 50) and isotropic titanium nitride particles (average particle size: 0.7 to 0.84 nm) Average aspect ratio: 1.2) and PVDF were mixed at a mass ratio of 3: 6: 1. The current collector was prepared by the same method as in Example 4 described above under other conditions.

<実施例7>
扁平状の導電性フィラーとして、長辺の平均長さ:50nm、短辺の平均長さ:5nm、平均アスペクト比:10の扁平状窒化クロム(CrN)粒子を用いたことを除いては、上述した実施例1と同様の手法により集電体を作製した。上記の扁平状窒化クロム粒子は、等方状の粒子を一度ガラス基板にスパッタして剥がし、粉砕機でサイズを調節して用いた。
<Example 7>
Except for using flat chrome nitride (Cr 2 N) particles having an average long side length of 50 nm, an average short side length of 5 nm, and an average aspect ratio of 10 as the flat conductive filler. A current collector was produced in the same manner as in Example 1 described above. The above-mentioned flat chromium nitride particles were used after the isotropic particles were once sputtered off the glass substrate and the size was adjusted with a pulverizer.

<比較例1>
イオン遮断層を設けず、上記の樹脂層のみを集電体として用いた。
<Comparative Example 1>
Only the above resin layer was used as a current collector without providing an ion blocking layer.

<比較例2>
平均粒子径:0.7〜0.84nm、平均アスペクト比:1.2の等方状窒化チタン(TiN)粒子を、樹脂層の片面にスパッタ法で厚さ30nmで成膜し、イオン遮断層を積層したことを除いては、上述した実施例1と同様の手法により電池を作製した。
<Comparative example 2>
An isotropic titanium nitride (TiN) particle having an average particle diameter of 0.7 to 0.84 nm and an average aspect ratio of 1.2 is formed on one surface of the resin layer to a thickness of 30 nm by a sputtering method. A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that was stacked.

<電池の作製>
正極活物質としてLiNi 85質量%、導電助剤としてアセチレンブラック5質量%、バインダとしてPVDF10質量%、およびスラリー粘度調整溶媒としてNMP適量を混合し、正極活物質スラリーを調製した。
<Production of battery>
85% by mass of LiNi 2 O 4 as a positive electrode active material, 5% by mass of acetylene black as a conductive additive, 10% by mass of PVDF as a binder, and an appropriate amount of NMP as a slurry viscosity adjusting solvent were mixed to prepare a positive electrode active material slurry.

一方、負極活物質としてグラファイト(MCMB)90質量%、バインダとしてPVDF10質量%、およびスラリー粘度調整溶媒としてNMP適量を混合し、負極活物質スラリーを調製した。   On the other hand, 90% by mass of graphite (MCMB) as a negative electrode active material, 10% by mass of PVDF as a binder, and an appropriate amount of NMP as a slurry viscosity adjusting solvent were mixed to prepare a negative electrode active material slurry.

各実施例および比較例で作製した集電体のイオン遮断層を形成した側の表面に、前記負極活物質スラリーを塗布し、80℃で乾燥させて塗膜を形成し、負極を作製した。また、同様に作製した別の集電体のイオン遮断層を形成していない側の表面に、前記正極活物質スラリーを塗布し、80℃で乾燥させて塗膜を形成した後、プレスして、正極を作製した。正極活物質層および負極活物質層の厚さは、それぞれ、80μmおよび60μmであった。上記で作製した正極、負極のそれぞれの裏面に負極活物質スラリーを塗布し、メッシュ金属箔を重ねて集電板を取り付けた。   The negative electrode active material slurry was applied to the surface of the current collector prepared in each Example and Comparative Example on the side where the ion blocking layer was formed, and dried at 80 ° C. to form a coating film, thereby preparing a negative electrode. In addition, the positive electrode active material slurry is applied to the surface of the other current collector that is not formed with the ion blocking layer, and dried at 80 ° C. to form a coating film, and then pressed. A positive electrode was produced. The thicknesses of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer were 80 μm and 60 μm, respectively. The negative electrode active material slurry was applied to the back surface of each of the positive electrode and the negative electrode prepared above, and a current collector plate was attached by overlapping the mesh metal foil.

電解液として、プロピレンカーボネート(PC)とエチレンカーボネート(EC)との等体積混合液にリチウム塩であるLiPFを1mol/Lの濃度で溶解させた溶液を準備した。 As an electrolytic solution, a solution was prepared by dissolving LiPF 6 as a lithium salt at a concentration of 1 mol / L in an equal volume mixture of propylene carbonate (PC) and ethylene carbonate (EC).

上記で作製した正極および負極を、セパレータを介して正極活物質層と負極活物質層とが対向するように積層し、積層体を作製した。この積層体の三辺をシール剤を用いて熱シールし、袋状にした。次に、残りの開いた一辺より上記電解液を注液し、残りの一辺を真空シールすることで単層の電池を作製した。   The positive electrode and the negative electrode produced above were laminated so that the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer faced each other with a separator interposed therebetween, and a laminate was produced. Three sides of this laminate were heat-sealed using a sealing agent to form a bag. Next, the electrolyte solution was poured from the remaining open side, and the remaining side was vacuum-sealed to produce a single-layer battery.

<放電容量維持率の測定>
上記の方法で作製した電池について、25℃の雰囲気下、0.1C(8mA)の充電後ガス抜きを行い、1Cにて容量確認を実施し、その後、45℃で、1Cでサイクル評価した。具体的には、これらの電池を1C(80mA)の電流で4.2Vまで定電流(CC)充電し、その後定電圧(CV)充電して合計で2.5時間充電し、2.5Vまで定電流(CC)放電するサイクルを30サイクルまで実施した。ガス抜き後一回目の放電容量に対する30サイクル目の放電容量の百分率(%)を容量維持率とした。結果を表1に示す。
<Measurement of discharge capacity maintenance rate>
The battery produced by the above method was degassed after charging at 0.1 C (8 mA) in an atmosphere at 25 ° C., capacity was confirmed at 1 C, and then cycle evaluation was performed at 1 C at 45 ° C. Specifically, these batteries are charged at a constant current (CC) up to 4.2 V with a current of 1 C (80 mA), then charged at a constant voltage (CV) and charged for a total of 2.5 hours, up to 2.5 V Up to 30 cycles of constant current (CC) discharge were performed. The percentage (%) of the discharge capacity at the 30th cycle with respect to the first discharge capacity after degassing was taken as the capacity maintenance rate. The results are shown in Table 1.

<面直抵抗の測定>
実施例1〜7および比較例1、2で作製した集電体の両面に銀ペーストを塗り、乾燥させて評価試料を作製した。試料を20mm径にカットし、20mm径の金箔(厚さ:100μm)に挟み込み、抵抗測定装置(アルバック理工社製 TER−2000SS)を用い、膜厚方向へ4端子(電流および電圧プローブは別)を当て一定法にて測定した。測定圧力は0.1〜3.0MPaであり、測定温度は室温であった。結果を表1に示す。
<Measurement of direct resistance>
Silver paste was applied to both sides of the current collectors prepared in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 and 2, and dried to prepare an evaluation sample. Cut the sample into a 20 mm diameter, sandwich it in a 20 mm diameter gold foil (thickness: 100 μm), and use a resistance measuring device (TER-2000SS, manufactured by ULVAC-RIKO), in the film thickness direction, 4 terminals (current and voltage probes are separate) Was measured by a constant method. The measurement pressure was 0.1 to 3.0 MPa, and the measurement temperature was room temperature. The results are shown in Table 1.

Figure 0005593984
Figure 0005593984

表1のように、扁平状の導電性フィラーを含むイオン遮断層を有する実施例1〜7の集電体を用いた電池は、イオン遮断層を含まない比較例1および等方状の導電性フィラーのみを用いた比較例2の集電体を用いた電池と比較して、電池の容量維持率が向上する。これは、扁平状の導電性フィラーを樹脂層の面方向に配置させたイオン遮断層を積層することで、迷路効果が生じてイオン遮断層の溶媒遮断性が向上するためと考えられる。また、実施例1、3、4の比較から、扁平状の導電性フィラーのアスペクト比が大きくなるにしたがって迷路効果が顕著になり、溶媒遮断性が向上して容量維持率(サイクル特性)が向上する。   As shown in Table 1, the batteries using the current collectors of Examples 1 to 7 each having an ion blocking layer containing a flat conductive filler were compared to Comparative Example 1 and the isotropic conductive layer including no ion blocking layer. Compared to the battery using the current collector of Comparative Example 2 using only the filler, the capacity retention rate of the battery is improved. This is presumably because a labyrinth effect is produced and the solvent blocking property of the ion blocking layer is improved by laminating an ion blocking layer in which flat conductive fillers are arranged in the surface direction of the resin layer. In addition, from the comparison of Examples 1, 3, and 4, the labyrinth effect becomes more prominent as the aspect ratio of the flat conductive filler increases, the solvent blocking property is improved, and the capacity retention rate (cycle characteristics) is improved. To do.

また、実施例4〜6のようにバインダを用いると、イオン遮断層内に含まれる導電性フィラー同士の接触が向上するため、面直抵抗の低減の効果が大きい。さらに実施例5、6のように、等方状の導電性フィラーを適当な比率で添加することによって、面直抵抗がより低減される。これは、面方向に層状に並んだ扁平状の導電性フィラーの間に等方状の導電性フィラーが配置されることで厚さ方向に導通がとれやすくなったためと考えられる。このような面直抵抗の低減によって集電効率が向上し、サイクル特性が向上すると考えられる。   Moreover, when a binder is used like Examples 4-6, since the contact of the conductive fillers contained in an ion interruption layer improves, the effect of reduction of a surface resistance is large. Furthermore, as in Examples 5 and 6, by adding an isotropic conductive filler at an appropriate ratio, the direct resistance is further reduced. This is considered to be because conduction is easily achieved in the thickness direction by arranging isotropic conductive fillers between the flat conductive fillers arranged in layers in the plane direction. It is considered that such reduction of the direct resistance improves current collection efficiency and improves cycle characteristics.

2 樹脂層、
3 イオン遮断層、
4 扁平状の導電性フィラー(第1の導電性フィラー)、
5 等方状または針状の導電性フィラー(第2の導電性フィラー)、
6 バインダ、
10 双極型二次電池、
11 集電体、
11a 正極側の最外層集電体、
11b 負極側の最外層集電体、
13 正極活物質層、
15 負極活物質層、
17 電解質層、
19 単電池層、
21 発電要素、
23 双極型電極、
25 正極集電板、
27 負極集電板、
29 ラミネートフィルム、
31 シール部。
2 resin layer,
3 ion blocking layer,
4 flat conductive filler (first conductive filler),
5 isotropic or acicular conductive filler (second conductive filler),
6 Binder,
10 Bipolar secondary battery,
11 Current collector,
11a The outermost layer current collector on the positive electrode side,
11b The outermost layer current collector on the negative electrode side,
13 positive electrode active material layer,
15 negative electrode active material layer,
17 electrolyte layer,
19 cell layer,
21 power generation elements,
23 Bipolar electrode,
25 positive current collector,
27 negative current collector,
29 Laminated film,
31 Seal part.

Claims (6)

導電性を有する樹脂層と、
前記樹脂層の表面に配置されるイオン遮断層と、を含む二次電池用集電体であって、
前記イオン遮断層は扁平状の導電性フィラーを含み、前記扁平状の導電性フィラーは、Ni、Ti、Al、Cu、Pt、Fe、Cr、Sn、Zn、In、Sb、およびKからなる群から選択される少なくとも1種の金属を含む金属窒化物である、二次電池用集電体。
A resin layer having electrical conductivity;
An ion blocking layer disposed on the surface of the resin layer, and a current collector for a secondary battery,
The ion blocking layer includes a flat conductive filler, and the flat conductive filler is made of Ni, Ti, Al, Cu, Pt, Fe, Cr, Sn, Zn, In, Sb, and K. A current collector for a secondary battery , which is a metal nitride containing at least one metal selected from the group consisting of :
前記イオン遮断層は、等方状または針状の導電性フィラーをさらに含む、請求項1に記載の二次電池用集電体。   The current collector for a secondary battery according to claim 1, wherein the ion blocking layer further includes an isotropic or acicular conductive filler. 記等方状または針状の導電性フィラーは、金属、合金、金属炭化物、金属窒化物、金属酸化物、金属ホウ化物、金属硫化物、ダイヤモンドライクカーボン、グラッシーカーボン、およびセラミックスからなる群から選択される少なくとも1種である、請求項に記載の二次電池用集電体。 Before SL isotropic shape or needle-like conductive filler over a metal, alloy, metal carbides, metal nitrides, metal oxides, metal borides, metal sulfides, diamond-like carbon, glassy carbon, and the group consisting of ceramics The current collector for a secondary battery according to claim 2 , wherein the current collector is at least one selected from the group consisting of: 前記イオン遮断層は、バインダをさらに含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の二次電池用集電体。 The ion blocking layer further comprises a binder, current collector for a secondary battery according to any one of claims 1 to 3. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の二次電池用集電体と、
前記二次電池用集電体の一方の面に形成されてなる正極活物質層と、
前記二次電池用集電体の他方の面に形成されてなる負極活物質層と、を含む双極型電極であって、
前記二次電池用集電体の前記イオン遮断層が、前記導電性を有する樹脂層の負極活物質層側の表面に配置される、双極型電極。
A current collector for a secondary battery according to any one of claims 1 to 4,
A positive electrode active material layer formed on one surface of the current collector for the secondary battery;
A negative electrode active material layer formed on the other surface of the current collector for the secondary battery, and a bipolar electrode comprising:
The bipolar electrode in which the ion blocking layer of the current collector for the secondary battery is disposed on the surface of the conductive resin layer on the negative electrode active material layer side.
請求項5に記載の双極型電極を含む、双極型電池。   A bipolar battery comprising the bipolar electrode according to claim 5.
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